1.1 动量（课件PPT)-【状元桥·优质课堂】2024-2025学年新教材高中物理选择性必修第一册（人教版2019）

第一章　动量守恒定律 第1节　动量 课件使用说明 本课件使用Office2016制作，请使用相应软件打开并使用。 本课件文本框内容可编辑，单击文本框即可进行修改和编辑。 本课件理科公式均采用微软公式制作，如果您是Office2007或WPS 2021年4月份以前的版本，会出现包含公式及数字无法编辑的情况，请您升级软件享受更优质体验。 由于WPS软件原因，少量电脑可能存在理科公式无动画的问题，请您安装Office 2016或以上版本即可解决该问题。 [学习目标] 1. 寻求碰撞中的不变量（科学探究）.2.理解动量的概 念，知道动量及动量变化量是矢量，会计算一维情况下动量的 变化量（物理观念）. 返回目录 物理　选择性必修　第一册 　 课前·教材预案 课堂·深度探究 课末·随堂演练 课时作业（一） 课前　教材预案 知识点1　寻求碰撞中的不变量 1. 小球碰撞实验 （1）实验现象：质量较大的C球与质量较小的静止的B球碰 撞，B球获得的速度 碰前C球的速度. （2）结论：两球碰撞前后的速度之和 ⁠. 大于　 不相等　 返回目录 物理　选择性必修　第一册 　 2. 小车碰撞实验 返回目录 物理　选择性必修　第一册 　 如图所示，两辆小车都放在滑轨上，用质量为m1的小车碰撞静 止的质量为m2的小车，碰后两辆小车粘在一起运动，测出碰撞 前质量为m1的小车运动的速度v和碰后一起运动的速度v'.可根 据实验数据分析： （1）两车碰撞前后， 之和并不相等. （2）两车碰撞前后，质量与速度的乘积之和基本 ⁠. 动能　 不变　 返回目录 物理　选择性必修　第一册 　 1. 动量 （1）定义：物体的 和 的乘积. （2）公式：p＝ ⁠. （3）单位： ，符号是 ⁠. （4）矢量性：方向与 的方向相同，运算遵循 ⁠ 定则. 质量　 速度　 mv　 千克米每秒　 kg·m/s　 速度　 平行 四边形　 知识点2　动量 返回目录 物理　选择性必修　第一册 　 2. 动量的变化量 （1）定义：物体在某段时间内 动量与 ⁠动量的矢 量差. （2）公式：Δp＝ （矢量式）. （3）标矢性：动量的变化量也是 ，方向与 ⁠ 的方向相同. （4）动量始终保持在一条直线上时动量变化量的运算：选定 一个正方向，动量、动量的变化量用 ⁠的数值表 示，从而将矢量运算简化为 运算. 末　 初　 p'－p　 矢量　 速度变 化量　 带正、负号　 代数　 返回目录 物理　选择性必修　第一册 　 1. 判断下列说法的正误. （1）动量越大，物体的速度越大. （　×　） （2）质量和速率都相同的物体的动量一定相同. （　×　） （3）一个物体的动量改变，它的动能一定改变. （　×　） （4）动量变化量的方向一定和物体初动量的方向相同. （　×　） × × × × 返回目录 物理　选择性必修　第一册 　 2. 在2023年2月22日凌晨结束的欧冠1/8决赛首回合一场焦点足 球比赛中，皇马客场5∶2逆转利物浦，抢占了晋级的先机.如 图所示，在某次进攻中，一球员误将质量为0.6 kg的足球以 20 m/s的速度向右踢向门柱，足球撞到门柱后以5 m/s的速度反向 弹回，则足球的初动量、末动量以及与球门门柱碰撞过程中动 量的变化量各是多少？ 返回目录 物理　选择性必修　第一册 　 答案：取向右为正方向，则足球的初、末动量分别为p1＝mv1 ＝0.6×20 kg·m/s＝12 kg·m/s，方向向右，p2＝mv2＝0.6× （－5）kg·m/s＝－3 kg·m/s，即方向向左，足球动量的变化量 为Δp'＝p2－p1＝－15 kg·m/s，即方向向左. 返回目录 物理　选择性必修　第一册 　 考点1　寻求碰撞中的不变量 【情境导学】随着人们的精神生活逐渐丰富，台球运动越来越 受到人们的喜爱.在台球运动中，用杆击打母球，母球去撞击 静止的目标球，在撞击的过程中，母球和目标球产生各种运 动.在碰撞过程中，什么量是不变的？什么又是变化的？ 答案：球的质量与速度的乘积保持不变；球的速度与动能变 化. 课堂　深度探究 返回目录 物理　选择性必修　第一册 　 1. 实验误差存在的主要原因是摩擦力的存在，利用气垫导轨 进行实验，调节时注意利用水平仪，确保导轨水平. 2. 利用气垫导轨结合光电门进行实验探究不仅能保证碰撞是 一维的，还可以做出多种情形的碰撞，物体碰撞前、后速度的 测量简单，误差较小，准确性较高，是理想的探究方案. 返回目录 物理　选择性必修　第一册 　 【例题1】某同学利用气垫导轨做“探究碰撞中的不变量”的 实验，气垫导轨装置如图所示，所用的气垫导轨装置由导轨、 滑块、弹射架、光电门等组成. （1）下面是实验的主要步骤： 返回目录 物理　选择性必修　第一册 　 ①安装好气垫导轨，调节气垫导轨的调节旋钮，使导轨水平； ②向气垫导轨通入压缩空气； ③接通数字计时器； ④把滑块2静止放在气垫导轨的中间； ⑤滑块1挤压导轨左端弹射架上的橡皮绳； ⑥释放滑块1，滑块1通过光电门1后与右侧有固定弹簧的滑块2 碰撞，碰后滑块1和滑块2依次通过光电门2，两滑块通过光电 门后依次被制动； 返回目录 物理　选择性必修　第一册 　 ⑦读出滑块1通过光电门1的挡光时间为Δt1＝10.01 ms，通过光 电门2的挡光时间为Δt2＝49.99 ms，滑块2通过光电门2的挡光 时间为Δt3＝8.35 ms； ⑧测出挡光片的宽度d＝5 mm，测得滑块1（包括撞针）的质 量为m1＝300 g，滑块2（包括弹簧）质量为m2＝200 g. 返回目录 物理　选择性必修　第一册 　 ①实验中气垫导轨的作用是：A.  　　　　　　　　　　， B.  　　　　　　　　　　. ②碰撞前滑块1的速度v1为 　　m/s；碰撞后滑块1的速度v2 为 　　m/s；滑块2的速度v3为 　　m/s（结果保留2位有效数 字）.③在误差允许的范围内，通过本实验，同学们可以探究 出哪些物理量是不变的？通过对实验数据的分析说明理由. （至少回答两个不变量） （2）数据处理与实验结论： a. ⁠ b. ⁠ 返回目录 物理　选择性必修　第一册 　 解析：（2）①A. 减小滑块和导轨之间的摩擦. B. 保证两个滑块的碰撞是一维的. ②碰撞前滑块1的速度 v1＝＝ m/s≈0.50 m/s， 碰撞后滑块1的速度 v2＝＝ m/s≈0.10 m/s， 碰撞后滑块2的速度 v3＝＝ m/s≈0.60 m/s. 返回目录 物理　选择性必修　第一册 　 ③a.碰撞前系统的质量与速度的乘积m1v1＝0.15 kg·m/s，碰撞 后系统的质量与速度的乘积之和m1v2＋m2v3＝0.15 kg·m/s，即 碰撞前、后系统的质量与速度的乘积之和不变. b.碰撞前的总动能 Ek1＝m1＝0.037 5 J， 碰撞后的总动能 Ek2＝m1＋m2＝0.037 5 J， 所以碰撞前、后系统的总动能相等. 返回目录 物理　选择性必修　第一册 　 答案：（2）①A. 减小滑块和导轨之间的摩擦 B. 保证两个滑块的碰撞是一维的 ②0.50　0.10　0.60　③a.系统碰撞前后总动量不变　b.碰撞 前后总动能不变 返回目录 物理　选择性必修　第一册 　 【变式1】用如图所示装置探究碰撞中的不变量，气垫导轨水 平放置，挡光板宽度为9.0 mm，两滑块被滑块间的弹簧（图 中未画出）弹开后，左侧滑块通过左侧光电门的时间为0.040 s，右侧滑块通过右侧光电门的时间为0.060 s，左侧滑块质量 为100 g，左侧滑块的m1v1＝ 　　g·m/s，右侧滑块质量为150 g，两滑块质量与速度的乘积的矢量和m1v1＋m2v2＝ 　　. 返回目录 物理　选择性必修　第一册 　 解析：取水平向左为正方向，左侧滑块的速度为 v1＝＝m/s＝0.225 m/s， 则m1v1＝100 g×0.225 m/s＝22.5 g·m/s； 右侧滑块的速度为 v2＝－＝－m/s＝－0.15 m/s， 则m2v2＝150 g×（－0.15 m/s）＝－22.5 g·m/s， 由以上分析知，两滑块质量与速度的乘积的矢量和m1v1＋m2v2 ＝0. 答案：22.5　0 返回目录 物理　选择性必修　第一册 　 【情境导学】在中国古代，打铁匠将铁块锻打成各种刀具与农 具，在锻打的时候，一人用大锤子击打，一人用小锤子击打， 如图所示.两个人每次击打铁块后的效果是不一样的，用大锤 的人击打铁块时，铁块的形状改变的较大，这说明锤子击打铁 块的效果与哪些物理量有关？ 考点2　动量及动量的变化量 答案：质量和速度. 返回目录 物理　选择性必修　第一册 　 1. 对动量的理解 瞬时性 通常说物体的动量是物体在某一时刻或某一位置的 动量，动量大小可用p＝mv表示 矢量性 动量的方向与物体瞬时速度的方向相同 相对性 因物体的速度与参考系的选取有关，故物体的动量 也与参考系的选取有关 返回目录 物理　选择性必修　第一册 　 2. 动量变化量Δp的计算遵守矢量运算法则. （1）物体做直线运动的情况： ①先规定正方向； ②用“＋”“—”号表示各矢量方向； ③将矢量运算简化为代数运算. 返回目录 物理　选择性必修　第一册 　 （2）初、末状态动量不在一条直线上的情况： 如图所示，可按平行四边形定则求得Δp的大小和方向，这时 Δp、p1为邻边，p2为平行四边形的对角线. 返回目录 物理　选择性必修　第一册 　 3. 动量与动能的比较 物理量 动量 动能 定义式 p＝mv Ek＝mv2 单位 kg·m/s J 返回目录 物理　选择性必修　第一册 　 性质 矢量 标量 特点 （1）动量是可以在相互 作用的物体间传递、转 移的运动量 （2）v的大小或方向变 化都可使p发生变化 （1）动能可以转化为内 能、光能、电能等其他形式 的能量 （2）只有v的大小发生变化 时才会使Ek发生变化 返回目录 物理　选择性必修　第一册 　 联系 都是状态量，分别从不同的侧面反映和表示机械 运动，Ek＝，p＝ 典例 匀速圆周运动，动量时刻变化，动能不变 返回目录 物理　选择性必修　第一册 　 【例题2】一小孩把一质量为0.5 kg的篮球由静止释放，释放 后篮球的重心下降高度为1.25 m时与地面相撞，反弹后篮球的 重心上升的最大高度为0.45 m，不计空气阻力，取重力加速度 g＝10 m/s2，求地面与篮球相互作用的过程中： （1）篮球动量的变化量； 返回目录 物理　选择性必修　第一册 　 解析：（1）篮球与地面相撞前瞬间的速度为v1＝＝ m/s＝5 m/s，方向竖直向下，篮球反弹后的初 速度v2＝＝ m/s＝3 m/s，方向竖直向上. 规定竖直向下为正方向，篮球的动量变化量为Δp＝（－mv2） －mv1＝－0.5×3 kg·m/s－0.5×5 kg·m/s＝－4 kg·m/s. 即篮球的动量变化量大小为4 kg·m/s，方向竖直向上. 答案：（1）4 kg·m/s，方向竖直向上 返回目录 物理　选择性必修　第一册 　 （2）篮球动能的变化量. 解析：（2）篮球的动能变化量为ΔEk＝m－m＝×0.5×32 J－×0.5×52 J＝－4 J即动能减少了4 J. 答案： （2）减少了4 J 返回目录 物理　选择性必修　第一册 　 （3）若篮球与地面发生碰撞时无能量损失，反弹后仍然上升 到1.25 m高度处，则篮球动量的变化量是多少？动能的变化量 是多少？ 解析： （3）发生碰撞前后速度大小不变，方向改变， 由题可知，碰撞前v1＝5 m/s，方向竖直向下， 碰撞后v3＝5 m/s，方向竖直向上.规定竖直向下为正方向. Δp'＝（－mv3）－mv1＝－5 kg·m/s， 即篮球的动量变化量大小为5 kg·m/s，方向竖直向上， 动能变化量ΔE'k＝m－m＝0. 答案： （3）5 kg·m/s，方向竖直向上　0 返回目录 物理　选择性必修　第一册 　 思维导引：根据公式求解各个时刻的动量及动能，需考虑正方 向的选定，需注意若初、末动量在同一直线上. 返回目录 物理　选择性必修　第一册 　 【变式2】2024年世界羽联总决赛将在中国杭州举行，如图所 示为运动员将迎面飞来的羽毛球扣杀回去的场景，假设羽毛球 飞来的速度为40 m/s，运动员将羽毛球以80 m/s的速度扣杀击 回.羽毛球的质量为5 g，求： （1）运动员扣杀过程中羽毛球的动量变化量的大小； 返回目录 物理　选择性必修　第一册 　 解析：（1）以羽毛球飞回的方向为正方向， 则p1＝mv1＝5×10－3×（－40） kg·m/s＝－0.2 kg·m/s， p2＝mv2＝5×10－3×80 kg·m/s＝0.4 kg·m/s， 故动量的变化量 Δp＝p2－p1＝0.4 kg·m/s－（－0.2 kg·m/s）＝0.6 kg·m/s， 即羽毛球的动量变化量的大小为0.6 kg·m/s. 答案：（1）0.6 kg·m/s　 返回目录 物理　选择性必修　第一册 　 （2）运动员击球过程中羽毛球的动能变化量. 解析：（2）羽毛球的初动能Ek1＝m＝4 J， 羽毛球的末动能Ek2＝m＝16 J， 由动能定理可得ΔEk＝Ek2－Ek1＝12 J. 答案：（2）12 J 返回目录 物理　选择性必修　第一册 　 1. （寻求碰撞中的不变量）（多选）在利用摆球测量小球碰 撞前后的速度的实验中，下列说法正确的是（　　） A. 悬挂两球的细线长度要适当，且等长 B. 由静止释放小球以便较准确地计算小球碰撞前的速度 C. 两小球必须都是刚性球，且质量相同 D. 两小球碰后可以粘在一起共同运动 答案：ABD　 课末　随堂演练 返回目录 物理　选择性必修　第一册 　 解析：细线长度适当，便于操作，两线等长，保证两球对心碰 撞，选项A正确；由静止释放，初动能为零，可由mgL（1－ cos α）＝mv2计算碰前小球速度，方便简单，选项B正确；为 保证实验的普适性，两球的质量不一定相同，但大小相同才能 对心碰撞，选项C错误；碰后分开或共同运动都是可能的，选 项D正确. 返回目录 物理　选择性必修　第一册 　 2. （动量的变化量）（多选）质量为2 kg的物体，在水平面上 做直线运动，若开始时的速度大小为5 m/s，在力的作用下， 其速度大小变为6 m/s，则这个过程中，动量变化量的大小可 能为（　　） A. 22 kg· m/s B. 12 kg· m/s C. 10 kg· m/s D. 2 kg· m/s 答案：AD　 返回目录 物理　选择性必修　第一册 　 解析：以初速度方向为正方向，如果末速度的方向与初速度方 向相反，由定义式Δp＝mv'－mv得Δp＝（－6×2－5×2） kg·m/s＝－22 kg·m/s，负号表示Δp的方向与初速度方向相反， 选项A正确；如果末速度方向与初速度方向相同，由定义式Δp ＝mv'－mv得Δp＝（6×2－5×2） kg·m/s＝2 kg·m/s，方向与 初速度方向相同，选项D正确. 返回目录 物理　选择性必修　第一册 　 3. （动量与动能的比较）下列关于质量一定的物体的动量和 动能关系的说法，正确的是（　　） A. 动量变化，其动能一定变化 B. 动能不变，其动量一定不变 C. 动量的变化量为零，动能的变化量一定为零 D. 动能的变化量为零，动量的变化量一定为零 答案：C　 返回目录 物理　选择性必修　第一册 　 解析：物体的动量变化，则速度的大小可能不变但方向改变， 其动能可能不变，选项A错误；物体的动能不变，则速度的大 小不变，但是方向不一定不变，其动量不一定不变，如匀速圆 周运动的物体，选项B错误；动量的变化量为零，其速度大小 一定不变，由动能公式可得动能的变化量一定为零，选项C正 确；物体动能的变化量为零，其速度大小不变，方向可能变 化，则动量的变化量不一定为零，选项D错误. 返回目录 物理　选择性必修　第一册 　 4. （动量变化的计算）如图所示，一个质量为430 g的金属块 沿直线垂直右侧墙面向右运动，到达A点时速度大小为5 m/s， 到达B点时速度大小为4 m/s，与墙壁碰撞前瞬间的速度大小为 3 m/s，与墙壁碰撞后瞬间的速度大小为2.8 m/s，返回B点时速 度大小为1.8 m/s，分别求金属块由A到B、与墙壁碰撞前后、 由墙碰撞后到返回B的动量变化量. 返回目录 物理　选择性必修　第一册 　 解析：设向右为正方向，则金属块在A点的动量为pA＝mvA＝ 2.15 kg·m/s，方向向右. 第一次到达B点的动量为 pB1＝mvB1＝1.72 kg·m/s，方向向右. 与墙壁碰撞前瞬间的动量 p墙1＝mv墙1＝1.29 kg·m/s，方向向右. 与墙壁碰撞后瞬间的动量 p墙2＝m（－v墙2）＝－1.204 kg·m/s，方向向左. 返回B点的动量为 返回目录 物理　选择性必修　第一册 　 pB2＝m（－vB2）＝－0.774 kg·m/s，方向向左. 金属块由A到B的动量变化量 Δp1＝pB1－pA＝－0.43 kg·m/s，动量变化量方向向左. 金属块与墙壁碰撞前后的动量变化量Δp2＝p墙2－p墙1＝－2.494 kg·m/s，负号表示动量变化量方向向左. 金属块由墙到返回B的动量变化量Δp3＝pB2－p墙2＝0.43 kg·m/s，动量变化量方向向右. 答案：0.43 kg·m/s，方向向左　2.494 kg·m/s，方向向左　 0.43 kg·m/s，方向向右 返回目录 物理　选择性必修　第一册 　 课时作业（一） （建议用时：40分钟） 返回目录 物理　选择性必修　第一册 　 课时作业（一） 返回目录 物理　选择性必修　第一册 　 制 作 者：状元桥 适用对象：高中学生 制作软件：Powerpoint2010、 Photoshop cs3 运行环境：WindowsXP以上操作系统 $$